创客空间支持下的STEAM课程群建设

创客空间支持下STEAM课程群建设

谢作如刘正云

【摘要】创客教育的实施离不开创客空间，支撑创客空间的运行需要STEAM课程的实施。温州中学自2008年建立创客空间以来开展了各种STEAM课程，并在课程开设中实现课程结构的扁平化及教学实践的环环相扣，效果良好。本课题以此为基础，旨在开发以创客空间为课后活动场所，围绕科学、技术、工程、艺术、数学等学习领域组织、规划的一系列校本课程，以培养学生的STEAM 素养和实践能力及问题解决能力。

【关键词】创客教育；创客空间；STEAM课程群

【作者简介】谢作如，浙江省温州中学信息中心主任（浙江温州 325014）；刘正云，南京师范大学教育科学学院教育技术硕士研究生（江苏南京210024）。

随着创客文化的风起云涌，创客思想以其开源、共享、鼓励创新等特性受到大众认可，创客教育也随之兴起。创客教育和STEAM教育（科学、技术、工程、艺术、数学）有着天然的联系，其基于真实世界和基于项目的学习特征，对青少年科学技术实践能力的培养有着重要的作用。同时，创客教育关注软硬件相结合的技术，能有效弥补基础教育中的缺失。在国内专家呼吁信息技术与通用技术及综合实践活动、研究性学习等科目合并以提高青少年实践能力和综合运用能力的同时，创客教育以其独特的价值引起越来越多科技教育者的关注。

创客教育的实施离不开创客空间的建设。事实上，创建创客空间的过程并不复杂，但培养真正的创客很难。创客空间背后相应的课程设置，将是支撑其不断运行并发展壮大不可或缺的因素。创客空间的可持续运营需要怎样的创客课程作为支撑？由各个毫无关联的动手项目零散地拼凑抑或形成具备一定逻辑的课程体系？本文结合温州中学STEAM选修课程建设的经验，依托创客空间研究STEAM 课程群的体系架构和教学实施，将创客活动与学校特色课程结合起来，形成可复制的特色科目群。

一、STEAM课程群内涵

课程群是有紧密联系的课程集合，不是其简单相加，能摆脱课程的单一性。一般而言，课程群有两大属性。一是课程内容相关性。课程群的课程紧紧围绕教学体系或培养目标展开，课程间的知识、方法、问题等逻辑联系愈加外显，有效促进学生知识的贯通及迁移应用。二是课程内容整合性。通过对课程群的整体规划设计来填补空白，删除重复课程，实现整体效益的最大化。因此，课程群的内涵可以界定如下：课程群是为完善施教对象认知结构，将本专业或跨专业中若干知识、方法、问题等有内在逻辑的课程加以整合而形成的课程体系。[1]

创客空间支持下的STEAM课程群是在课程群的内涵指导下建设及完善的。STEAM课程强调对学生科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养以及数学素养的培养。STEAM课程群建设过程中的关键点在于各课程知识点的融合与分解。“融合”是有意识地减少甚至消除重复的课程内容，“分解”则是对课程进行再设计的过程，经过“融合”和“分解”，能凸显核心课程内容，有利于学生STEAM

素养的培养和实践动手能力的提高。由于划入课程群内部的课程本身既相互关联又彼此独立，课程设计者需要对STEAM课程群的内容非常熟悉，其对内容进行融合和分解操作的优劣直接影响课程效果。在STEAM课程群中，科学、技术、工程、艺术及数学素养不是割裂地存在，而是有机结合的，因而跨学科学习是课程的核心内容。但是，STEAM课程并非一定要均衡地承载科学、技术、工程、艺术及数学这五门学科领域的内容，不同的课程各有侧重，不需要拘泥在STEAM的学科组合上，如《Arduino创意机器人》偏重于智能控制、《互动媒体技术》则偏重于媒体交互。

二、温州中学创客空间建设

创客空间是一个具有加工车间、工作室功能的开放实验室。温州中学的创客空间建立于2008年，原是科技制作社的活动场所，2013年向全校学生开放。创客空间器材清单如表1所示。其中，3D打印机、小型车床、焊台等工具是其标配。Arduino作为最著名的开源硬件，是STEAM课程群的主要实施平台，配制的相关套件数量可供大班教学；Raspberry Pi、Banana Pi、pcDuino等多种硬件平台，用于学生项目研究、实际开发创造或教师演示；小型激光雕刻机、3D打印机等加工工具，方便学生加工各种结构件；各类成品、电子类书籍、设计创造类书籍给学生提供良好的自学支撑[2]。

表1 创客空间器材清单

项目名称数量

电子Ardunio学习套件10互动媒体技术学习套件16创意机器人学习套件16 Scratch测控板、酷乐宅、Kinect、Makeblock、yeelight套件、树莓派套件、pcDuino套件等

若干

加工小型焊台1手持多功能电钻1多用锯套装1

检测维修数字示波器1实验室工具套装3防静电工作台，大小为（180×80×75）4

展示/

收纳3D打印机（桌面型）2激光打印机1公用电脑2大屏幕电视机1不同规格的透明储物盒30

学习《Arduino创意机器人》教材及配套网络课程、各

种创客视频

若干

各种创客书籍（含《爱上制作》系列、清华大学科

技创新丛书系列）

若干

温州中学创客空间是独立于学生机房、教室的存在，与校园图书馆相似，全天开放。创客空间里，创客指导师通过各种创客分享活动，鼓励不同年级、不同班级的学生观察生活、发现问题,研究跨学科的综合性项目，提升技术并交流创意。创客空间鼓励学生在保证自身安全的前提下，动手使用各种金属、木质、塑料甚至电子工具进行创作，将想法转变成现实。

创客空间亦是STEAM课程学习者练习、巩固、拓展的活动场所。学生通过选修课习得了基本工具、基础知识与技能之后，可前往创客空间进行深度学习、作品制作、创意实现等。创客空间提供的3D打印机、电烙铁、基础电子套件等多样化器材与加工工具及创客指导师的深入指导、跨年级、跨班级同学之间的交流学习，都是学生学习STEAM课程坚实有力的保障。

三、STEAM课程群建设与实践

（一）扁平化的课程结构

创客空间支持下的STEAM课程群包含的各门课程在内容上相互独立、课程目标各不相同，但彼此之间又是紧密衔接、互相依靠的关系。如图1所示，各种STEAM课程组成了STEAM课程群，是一种扁平化的课程体系设计。考虑到STEAM 做为校内选修课程，很难自行建立严密的课程知识体系，扁平化看似简单，其实是一种睿智的选择。各门STEAM课程的学习虽然没有规定其前后关系，但其难度通过不同星级予以区别，其中一星最易、三星最难。在高一第一学期，基本上以开设一星难度的STEAM课程为主。

图1 创客空间支持下的STEAM课程群建设示意图

部分STEAM课程的简介如下。

《Arduino创意机器人》课程选择国际最著名的开源机器人平台Arduino，遵循STEAM的教学理念，结合打孔器、3D打印机、激光切割机等工具，DIY个性化的机器人，培养学生的设计能力、动手能力、逻辑思维能力和实践创新能力。